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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Dämpfer für eine Kraftstoffanlage eines
Verbrennungsmotors und insbesondere einen druckbeaufschlagten Dämpfer.
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Hintergrund der Erfindung
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Zur
Verwendung in den Kraftstoffleitungen von Verbrennungsmotoren wurden
verschieden Arten von Dämpfern
vorgeschlagen, um Druckstöße in der
Kraftstoff-Verteilerleitung zu verringern. Eine häufig anzutreffende
Form solcher Dämpfer
enthält
eine Membran, welche den Kraftstoff von einer zusammendrückbaren
Dämpferkammer
trennt. Die Kompressionseigenschaften der Dämpferkammer werden normalerweise
erzielt, indem die Dämpferkammer
mit einem komprimierbaren Gas gefüllt wird. Das komprimierbare
Gas ist im Allgemeinen entweder atmosphärische Luft, die eingeschlossen
wird, wenn die Dämpferkammer
abgedichtet wird, oder es ist ein Gas, das durch ein Ventil hindurch
in die Dämpferkammer
eingeführt
wird, bevor das Ventil dicht verschlossen wird. Wenn Gas über ein
Ventil in die Dämpferkammer
eingeführt
wird, kann druckbeaufschlagtes Gas verwendet werden, um in der Dämpferkammer
einen Druck zu erzeugen, der höher
als der atmosphärische
Druck ist. Das Vorhandensein von unter Druck stehendem Gas in der
Dämpferkammer
ermöglicht
es dem Dämpfer,
starke Druckstöße, die
in der Kraftstoffleitung auftreten können, wirksamer zu dämpfen. Die
Notwendigkeit eines Druckventils macht jedoch die Konstruktion und
den Aufbau des Dämpfers
komplizierter, wodurch die Herstellung der Vorrichtung teurer und
ihre Verwendung schwieriger wird. Diese und andere Nachteile des
Standes der Technik werden durch die vorliegende Erfindung, die
nachfolgend beschrieben wird, überwunden.
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In
DE-U-8.806.731 wird ein Dämpfer
offenbart, der eine erste Kammer aufweist, die durch eine Membran
von einer zweiten Kammer getrennt ist. Während des normalen Betriebs
sind in der ersten Kammer sowohl Flüssigkeit als auch Gas vorhanden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Druckdämpfungsvorrichtung
bereitgestellt, welches folgende Schritte umfasst: a) Bereitstellen
eines Gehäuses;
b) Anbringen eines Mittels zur Druckbeaufschlagung in einem ersten
Teil des Gehäuses;
und c) Abdichten des ersten Teils des Gehäuses mit einer elastischen
Membran, wobei die elastische Membran ferner einen zweiten Teil
des Gehäuses
definiert, der eine Öffnung
aufweist, um Fluid aufzunehmen, welches Druckschwankungen aufweist,
wobei das Mittel zur Druckbeaufschlagung in Reaktion auf Druck oder
Temperatur oder beides einer Phasenumwandlung in ein Gas unterliegt,
wodurch es den Druck im ersten Teil erhöht; welches dadurch gekennzeichnet
ist, dass das Mittel zur Druckbeaufschlagung innerhalb eines Betriebstemperatur-
und Betriebsdruck-Bereiches der Druckdämpfungsvorrichtung gasförmig bleibt.
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Es
wird ein Dämpfer
bereitgestellt, der eine abgedichtete Dämpferkammer aufweist, die durch eine
elastische Membran und eine obere Kappe definiert wird. Die Dämpferkammer
ist mit einem Mittel zur Druckbeaufschlagung gefüllt, welches durch eine Phasenumwandlung
aus einem festen oder flüssigen Zustand
in den gasförmigen
Zustand einen Überdruckzustand
in der Dämpferkammer
erzeugt und dadurch gekennzeichnet ist, dass das Mittel zur Druckbeaufschlagung
innerhalb eines Betriebstemperatur- und Betriebsdruck-Bereiches
des Dämpfers gasförmig ist.
Um den unter Druck stehenden Dämpfer
herzustellen, wird das Mittel zur Druckbeaufschlagung in einem festen
oder flüssigen
Zustand, in Abhängigkeit
von dem verwendeten Stoff, in der oberen Kappe der Dämpferkammer
angebracht. Anschließend
wird die Membran so angebracht, dass sie die Öffnung des oberen Gehäuses verschließt, und
in dieser Position abgedichtet, zum Beispiel indem die Ränder der
Membran zwischen der oberen Kappe und dem Unterteil des Dämpfers zusammengequetscht
werden. Wenn sich das Mittel zur Druckbeaufschlagung in ein Gas
umwandelt, erhöht
sich der Druck in der Dämpferkammer
bis auf eine vorgegebene Höhe.
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Die
Verwendung eines Mittels zur Druckbeaufschlagung, welches die gewünschte Druckhöhe mittels
einer Phasenumwandlung erzielt, anstatt durch Einleitung von unter
Druck stehendem Gas nach dem Zusammenbau, ermöglicht die Druckbeaufschlagung
aller Arten von Dämpferkammern,
einschließlich
von Kammern, die keine Gasventile aufweisen. Folglich ist keine Änderung
der Konstruktion oder des Aufbaus des Dämpfers erforderlich. Außerdem ist
das Verfahren der Einführung
des festen Stoffes oder der Flüssigkeit
in die obere Kappe einfach, da es nur die Anbringung der gewünschten Menge
des Mittels zur Druckbeaufschlagung in der Dämpferkammer vor dem Abdichten
der Kammer erfordert.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnung
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1 ist eine Querschnittzeichnung
eines Dämpfers
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Wie
in 1 dargestellt, ist
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, bei der ein Dämpfer 10 eine Membran 20 aufweist,
die zwischen einem Unterteil 30 und einer oberen Kappe 40 abgedichtet
ist. Das Unterteil 30 ist mit einem Kraftstoffdurchlass 50 versehen,
um zu ermöglichen,
das Kraftstoff mit der Membran 20 kommuniziert. Im Unterteil 30 kann
eine Membranabstützung 60 angebracht
sein, um die Membran 20 abzustützen. Die Membran 20 und
die obere Kappe 40 bilden eine hermetisch abgeschlossene
Dämpferkammer 70,
die ein festes oder flüssiges
Mittel zur Druckbeaufschlagung 75 aufweist. Unter den Betriebsbedingungen
der Kraftstoffanlage ist das Mittel zur Druckbeaufschlagung ein
unter Druck stehendes Gas, welches bewirkt, dass Druckstöße, welche
in der Kraftstoffleitung (nicht dargestellt) auftreten, gedämpft werden. Bei
dieser Art von Dämpfer
ist keine mechanische Feder erforderlich, da der Gasdruck in der
Dämpferkammer
als "Feder" wirkt. Das Vorhandensein
von unter Druck stehendem Gas in der Dämpferkammer 70 ist
besonders wirksam, wenn es verwendet wird, um große Druckstöße zu dämpfen, welche
bei Hochdruck-Anwendungen auftreten.
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Ein
spezieller druckbeaufschlagter Zustand in der Dämpferkammer 70 wird
erreicht, indem während
des Zusammenbaus der Bauteile des Dämpfers eine vorgegebene Menge
des Mittels zur Druckbeaufschlagung 75 in der oberen Kappe 40 angebracht wird.
Ein besonders gut geeignetes Mittel zur Druckbeaufschlagung 75 ist
festes CO2 ("Trockeneis"), welches in fester Form in der oberen
Kappe 40 angebracht werden kann, welches jedoch verdampft, nachdem
die Dämpferkammer 70 hermetisch
abgedichtet worden ist, so dass es einen gewünschten Überdruckzustand in der Dämpferkammer 70 erzeugt.
Die Membran 20 wird anschließend über der Öffnung der Kappe angebracht
und in dieser Position abgedichtet, indem das Unterteil 30 so
angebracht wird, dass es an der Membran 20 anliegt, und
indem die Flansche 90 des Unterteils 30 um den
Umfangsrand der oberen Kappe 40 herumgebogen und zusammengepresst
werden. Die Membran 20 sollte unter den Betriebsbedingungen
in der Kraftstoffleitung elastisch sein, und sie sollte sowohl für das unter Druck
stehende Gas als auch für
den Kraftstoff undurchlässig
sein.
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Der
in der Dämpferkammer 70 erzielte
Druck wird hergestellt, indem die Menge des in der Kammer 70 angebrachten
Trockeneises gesteuert wird. Nach dem Zusammenbau des Dämpfers 10 können Änderungen
der Druckeichung in der Kammer 70 vorgenommen werden, indem
das eingeschlossene Volumen verändert
wird, wie zum Beispiel durch Einbeulen der oberen Kappe 40.
Falls erforderlich, kann der Druck im Inneren der Dämpferkammer 70 so
eingestellt werden, dass er gleich dem mittels des Druckreglers
(nicht dargestellt) hergestellten Kraftstoffdruck ist, so dass die
Membran 20 im gesamten Betriebstemperaturbereich des Kraftstoffes
in der Kraftstoffleitung in einer neutralen Stellung verbleibt,
d. h. nicht gedehnt wird.
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Ein
gegebenes Volumen eines festen oder flüssigen Mittels zur Druckbeaufschlagung 75 ergibt für ein gegebenes
Volumen der Dämpferkammer 20 einen
spezifischen, definierten Druck. Die Menge des Mittels zur Druckbeaufschlagung 75,
die für
eine gegebene Menge von Betriebsbedingungen benötigt wird, kann mit Hilfe der
idealen Zustandsgleichung für
Gase berechnet werden: PV = mRT;oder m = PV/RT;wobei m die Masse, P den absoluten
Betriebsdruck, V das Volumen der Dämpferkammer 70, R
die Gaskonstante und T die absolute Betriebstemperatur bezeichnet.
Durch Luft, die eventuell während
des Zusammenbaus in der Dämpferkammer 70 eingeschlossen
wurde, wird gegebenenfalls ein Partialdruck-Beitrag vorhanden sein.
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Beim
Zusammenbau der Bauteile des Dämpfers
sollte die Zeit zwischen der Anbringung des Mittels zur Druckbeaufschlagung 75 und
der hermetischen Abdichtung der Dämpferkammer 70 auf ein
Minimum begrenzt werden, um sicherzustellen, dass der Umfang der
Verdampfung des Mittels zur Druckbeaufschlagung 75 minimal
ist, und dadurch zu gewährleisten,
dass der Ist-Druck in der Dämpferkammer 70 dem
gewünschten
und berechneten Betriebsdruck möglichst
nahe kommt.
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Obwohl
eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, können die Prinzipien der Erfindung
selbstverständlich
auch auf andere Weise verwirklicht werden. Zum Beispiel können, obwohl
festes CO2 als Mittel zur Druckbeaufschlagung
besonders geeignet ist, auch andere feste oder flüssige Stoffe
wie etwa flüssiger Stickstoff
oder Sauerstoff, Ammoniak oder Tetrafluorkohlenstoff sowie Reaktionsgemische
von zwei oder mehr Komponenten verwendet werden, welche ihre feste
oder flüssige
Form ausreichend lange beibehalten, um den Zusammenbau der hermetisch
abgedichteten Dämpferkammer
durchführen
zu können, und
welche in dem gesamten Betriebstemperatur- und Betriebsdruck-Bereich,
dem der Dämpfer
ausgesetzt ist, gasförmig
bleiben. Obwohl der Dämpfer funktionsuntüchtig wird,
wenn der Druck und/oder die Temperatur dazu führen, dass das Mittel zur Druckbeaufschlagung
wieder in den festen oder flüssigen Zustand
umgewandelt wird, ist zu erwarten, dass solche Drücke und/oder
Temperaturen außerhalb
des normalen Betriebsbereiches von Kraftstoffanlagen von Kraftfahrzeugen
liegen.
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Obwohl
der Dämpfer
als aus einem Unterteil und einer oberen Kappe bestehend dargestellt
wurde, kann der Dämpfer
eine beliebige bekannte Umhüllung
oder ein beliebiges Gehäuse
sein, in welchem eine Membran eine erste hermetisch abgedichtete
Kammer von einer zweiten Kammer trennt, welche mit Kraftstoff kommuniziert.
Durch Verwendung eines Mittels zur Druckbeaufschlagung können hohe Drücke in der
Dämpferkammer
erzielt werden, ohne dass die Notwendigkeit besteht, in der oberen
Kappe Ventile zum Einleiten eines unter Druck stehenden Gases vorzusehen.
Dies vereinfacht den Aufbau der Kappe, und die Einheit der Konstruktion
der Kappe bleibt erhalten. Selbstverständlich können aber Dämpfer, die solche Ventile oder Öffnungen
aufweisen, ebenfalls mit einem Mittel zur Druckbeaufschlagung verwendet
werden, um einen gewünschten
Betriebsdruck innerhalb des Dämpfers
zu erreichen.
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Die
Größe des Dämpfers kann
verändert werden,
und der gewünschte
Druck kann erzielt werden, indem die Menge des eingesetzten Mittels
zur Druckbeaufschlagung entsprechend angepasst wird. Außerdem kann
der Betriebsdruck im Dämpfer,
der durch Verwendung eines Mittels zur Druckbeaufschlagung erhalten
wird, verstärkt
werden, indem die Dämpferkammer
in einer unter Druck gesetzten Umgebung zusammengebaut und abgedichtet
wird.